(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルスターテーブルに設置されたダイスと、前記ボルスターテーブルに対して上下方向に移動可能なスライドテーブルに設置したポンチとによって被加工金属材を切断加工する被加工金属材の切断加工機であって、
前記ボルスターテーブルに、前記ダイスの外周部に離間対向するように一対のカウンター兼電極をそれぞれ電気的絶縁体を介して設置すると共に、前記スライドテーブルに、前記ポンチの外周部に離間対向するように電気絶縁性のホルダーを設置し、且つ、前記両カウンターにそれぞれ外部電源に接続された電極端子を設置し、
前記スライドテーブルを前記ボルスターテーブル側に移動することによって前記両カウンター兼電極と前記ホルダーとの間に前記被加工金属材を挟着状態にさせ且つ該被加工金属材に対して前記ダイスおよびポンチが離間した状態で、前記両電極端子間を前記被加工金属材を介して電気的に接続することによって通電して該被加工金属材を加熱し、被加工金属板が所定の温度に達した際に、前記両カウンター兼電極及び前記ホルダーとによる前記被加工金属材の前記狭着状態を保持したままで、前記スライドテーブルを前記ボルスターテーブル側に更に移動させて、前記ダイスと前記ポンチとによって前記被加工金属材に切断加工するように構成したことを特徴とする被加工金属材の切断加工機。
【請求項２】
ボルスターテーブルに設置されたダイスと、前記ボルスターテーブルに対して上下両方向に移動可能なスライドテーブルに設置したポンチとによって被加工金属材を切断加工する被加工金属材の切断加工方法であって、
前記スライドテーブルを前記ボルスターテーブル側に移動させて、前記ボルスターテーブルに前記ダイスの外側に離間対向するように電気的絶縁材を介在させて設置した一対のカウンター兼電極と、前記スライドテーブルに前記ポンチの外側に離間対向するように設置した電気絶縁性のホルダーとの間で、前記被加工金属材を挟着状態にすると共に、該被加工金属材に対して前記ダイスおよびポンチを離間させた状態で保持して、前記両カウンター兼電極に設けた各電極端子間を前記被加工金属材を介して電気的に接続することによって通電して、前記被加工金属材を加熱し、
かかる加熱によって前記被加工金属材が所定の温度に達した際、前記両カウンター兼電極及び前記ホルダーとによる前記被加工金属材の前記狭着状態を保持したままで、前記スライドテーブルを前記ボルスターテーブル側に更に移動させて、前記ダイスと前記ポンチとによって前記被加工金属材に切断加工するようにしたことを特徴とする被加工金属材の切断加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車車体のピラー、サイドメンバー、ガードバー或いはサイドシル等の車体骨格部品を構成する被加工金属材を切断加工するための被加工金属材の切断加工機および切断加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ところで、自動車車体の骨格部品を構成する被加工金属材は、近年、自動車の安全或いは軽量化の要請に答えるために、通常の軟鋼板（引っ張り強さ：３００ＭＰａ以下）に比較して非常に硬い鋼板（硬度４５０ＨＶ程度）のホットプレス材（引っ張り強さ：１５００ＭＰａ程度）や高張力鋼板（引っ張り強さ：１２００ＭＰａ程度）を使用するようになっている。
【０００３】
そして、かかる被加工金属材を自動車の車体骨格部品として使用するには、当該被加工金属には、孔加工や外周カット等の切断加工を施すことが必要となる。
【０００４】
このような被加工金属材に切断加工するには、従来、レーザー加工機が使用されていた。かかるレーザー加工機は、高硬度の材料に切断加工を施した場合、当該切断部における残留応力が発生しにくく遅れ破壊を防止できるという利点を有する反面、切断加工時間が非常に掛かると共に、切断費用が高価となり、骨格部品のコスト高の要因になるという課題が内在しているものであるといえる。
【０００５】
そこで、車体骨格部品を低コストにより製作すべく、ポンチとダイスにより被加工金属材に剪断力をかけながら切断分離して切断加工を行う切断加工機を使用することが要望されている。
【０００６】
しかしながら、かかるポンチおよびダイスにより構成する切断加工機は、車体骨格部品を構成する被加工金属材が高硬度のために、車体骨格部品に施された孔加工や外周カット部のカット面部に大きな残留応力が発生して、遅れ破壊の発生の可能性が大きいばかりか、ポンチ或いはダイスの損傷が激しく、量産加工を行うには難しいという課題を残存している。
【０００７】
そこで、従来、高張力鋼板にポンチ及びダイスにより剪断力をかけながら打抜き孔等の切断加工を施すための切断加工機（切断加工機）が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−４６８７３号公報
【０００９】
かかる従来の技術は、上下方向に移動可能に配設されるポンチと、ポンチの移動時にポンチと所定のクリアランスを持つように配設されるダイスとを有し、被加工金属をポンチとダイスの間に挟んで剪断加工により打抜く被加工金属材の切断加工機であって、ダイスとの間で被加工金属材を挟み保持するホルダーと、被加工金属材を挟んでポンチが移動するスペースに対して反対側に、上下方向に移動可能に配設され、被加工金属材を支えるカウンターとを備え、ホルダーが、ホルダーにおける被加工金属材と接触する側で、被加工金属材の剪断加工が行われる側の端部に、被加工金属材に通電するための通電用電極を有し、カウンターが、被加工金属材と接触する側で、被加工金属材の剪断加工が行われる側の端部に、被加工金属材に通電するための通電用電極を有すると共に、ホルダーの電極とカウンターの電極との間に通電可能な電極を有して構成するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
かかる構成によれば、ホルダーとカウンターとの間に被加工金属材を挟着させると共に、ポンチ及びダイスによって被加工金属材の断面積を小さくなり始めた以降の段階で、通電させることにより被加工金属材を加熱して軟化させ、ポンチを移動させて、当該ポンチとカウンターとにより被加工金属材の切断加工（打抜き加工）を施すようにしている。
【００１１】
したがって、被加工金属材は、軟化した状態で打抜き加工が施されるために、打抜き加工部である打抜き孔や外周カット部におけるカット面部に、通常の軟鋼板と同程度の加工力で、切断加工（打抜き加工）を施されることになる。
【００１２】
しかしながら、上記従来の切断加工機によれば、被加工金属材に温度をかけて軟化する場合、ホルダーとカウンターとは被加工金属材に接触させた状態で通電して、被加工金属材を加熱するために、ポンチと共に切断工具としてのカウンターの切れ刃部分も同時に加熱されることになり、カウンターに設けられたカット刃部分が軟化してしまうことになって、カウンターの寿命を短くしてしまい、結果的に車体骨格部品のコスト高の要因にもなってしまうことになる。
【００１３】
そこで、本発明は、被加工金属材への切断被加工部である孔加工や外周カット部におけるカット面部において、ポンチと共にダイスの長寿命化を達成し、併せて、被加工金属材の切断時の温度管理を行うことにより、切断による残留応力の発生を明らかにし、遅れ破壊の大きな要因である残留応力の低減を行うことができる被加工金属材の切断加工機及び切断加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る被加工金属材の切断加工機は、ボルスターテーブルに設置されたダイスと、前記ボルスターテーブルに対して上下方向に移動可能なスライドテーブルに設置したポンチとによって被加工金属材を切断加工する被加工金属材の切断加工機であって、前記ボルスターテーブルに、前記ダイスの外周部に離間対向するように一対のカウンター兼電極をそれぞれ電気的絶縁体を介して設置すると共に、前記スライドテーブルに、前記ポンチの外周部に離間対向するように電気絶縁性のホルダーを設置し、且つ、前記両カウンターにそれぞれ外部電源に接続された電極端子を設置し、前記スライドテーブルを前記ボルスターテーブル側に移動することによって前記両カウンター兼電極と前記ホルダーとの間に前記被加工金属材を挟着状態にさせ且つ該被加工金属材に対して前記ダイスおよびポンチが離間した状態で、前記両電極端子間を前記被加工金属材を介して電気的に接続することによって通電して該被加工金属材を加熱し、被加工金属板が所定の温度に達した際に、前記両カウンター兼電極及び前記ホルダーとによる前記被加工金属材の前記狭着状態を保持したままで、前記スライドテーブルを前記ボルスターテーブル側に更に移動させて、前記ダイスと前記ポンチとによって前記被加工金属材に切断加工するように構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
又、本発明に係る被加工金属材の切断加工方法は、ボルスターテーブルに設置されたダイスと、前記ボルスターテーブルに対して上下両方向に移動可能なスライドテーブルに設置したポンチとによって被加工金属材を切断加工する被加工金属材の切断加工方法であって、前記スライドテーブルを前記ボルスターテーブル側に移動させて、前記ボルスターテーブルに前記ダイスの外側に離間対向するように電気的絶縁材を介在させて設置した一対のカウンター兼電極と、前記スライドテーブルに前記ポンチの外側に離間対向するように設置した電気絶縁性のホルダーとの間で、前記被加工金属材を挟着状態にすると共に、該被加工金属材に対して前記ダイスおよびポンチを離間させた状態で保持して、前記両カウンター兼電極に設けた各電極端子間を前記被加工金属材を介して電気的に接続することによって通電して、前記被加工金属材を加熱し、かかる加熱によって前記被加工金属材が所定の温度に達した際、前記両カウンター兼電極及び前記ホルダーとによる前記被加工金属材の前記狭着状態を保持したままで、前記スライドテーブルを前記ボルスターテーブル側に更に移動させて、前記ダイスと前記ポンチとによって前記被加工金属材に切断加工するようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
上記する本発明によれば、被加工金属材を切断加工する前に当該被加工金属材を加熱する場合、被加工金属材に対してダイスおよびポンチを離間させた状態で、カウンター兼電極およびホルダー間に被加工金属材を介して電気を通して、被加工金属材を加熱するようにしたことから、ポンチは勿論ダイスがかかる通電によって加熱されることがなく、結果的にポンチ及びダイスの長寿命化を果たし、延いて被加工金属材が構成する車体骨格部品のコストダウンに結びつけることができ、しかも、被加工金属材は所定温度で加熱され軟化した状態で、ポンチ及びダイスによる切断加工が施されることになって、被加工金属材への切断被加工部である孔加工部や外周カット部におけるカット面部において、残留応力の発生が抑制されて遅れ破壊の発生を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る一の実施例を採用した切断加工機における被加工金属材を加熱している状態を描画した概略縦断面である。
【図２】本発明に係る一の実施例を採用した切断加工機における被加工金属材に切断加工を施した状態を描画した概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係る一の実施例は、被加工金属材に切断加工する前に当該被加工金属材を加熱する際に、ダイスおよびポンチを被加工金属材から離間させるように構成している。被加工金属材は、引っ張り強さが１５００ＭＰａ程度のホットプレス材や高張力鋼板等の硬鋼板（硬度４５０ＨＶ程度）を対象としている。
【００１９】
かかる一の実施例における被加工金属材の切断加工機は、工場等の床面に固定的に設置されたボルスターテーブル１と、ボルスターテーブル１に対して上下方向に移動可能に構成されたスライドテーブル２とを有して構成している。
【００２０】
ボルスターテーブル１には、筒状のダイス３がその一端部を固着することによって起立設置されていると共に、ダイス３の外周部に離間対向するように、一対のカウンター兼電極５、６がそれぞれ配設されている。ダイス３の内孔３ａにおけるスライドテーブル２側の先端部には、ダイス側切れ刃部３ａに形成されている。
【００２１】
カウンター兼電極５、６は、電気絶縁材５ａ、６ａ及びスプリング５ｂ、６ｂがそれぞれ介在した状態で、ボルスターテーブル１に固着設置されており、また、カウンター兼電極５、６には、それぞれ、不図示の電源に電気コード７ａを介して接続された電極端子７が電気的に接続するように装着されている。そして、カウンター兼電極５、６の上面は、ホットプレス材或いは高張力被加工金属材８を載置するセット面部５ｃ、６ｃが形成されている。
【００２２】
スライドテーブル２の略中央部には、ダイス３の内孔３ａに侵入可能に対向するように、ポンチ４が起立設置されている。ポンチ４におけるボルスターテーブル１側の先端部は、ポンチ側切れ刃４ｂが形成されている。
【００２３】
また、スライドテーブル２には、ポンチ４の外周部に対向囲繞するように、スプリング９ｂが介在した状態で、電気絶縁性のホルダー９が設置されている。
【００２４】
ホルダー９は、スライドテーブル２の下降によって、カウンター兼電極５、６のセット面部５ｃ、６ｃ上にセットされた被加工金属材８をカウンター兼電極５、６と共に挟着するように構成している。
【００２５】
更に、ホルダー９の中央部には、ポンチ４を挿通させるための挿通孔９ａが形成されている。
【００２６】
以上のように構成する本発明にかかる一実施例における切断加工機によって、被加工金属材８に切断して、切断被加工部である例えば打抜き孔８ｂを加工するには、先ず、図１に示すように、カウンター兼電極５、６のセット面部５ｃ、６ｃ上に、被加工金属材８をセットした上で、スライドテーブル２を下降させ、ホルダー９とカウンター兼電極５、６とによって、被加工金属材８を挟着状態にすると共に、ダイス３およびポンチ４は、被加工金属材８に対して離間した状態に保持しておく。
【００２７】
かかる状態で、電源を投入して、電極端子７を通電させる。この結果、一方の電極端子７−１から一方のカウンター兼電極５と、他方のカウンター兼電極５から他方の電極端子７−２とを、被加工金属材８を介して電気的に接続して、通電させる。
【００２８】
したがって、かかる通電によって、被加工金属材８、特に切断加工部位８ａ周囲が加熱されることになる。
【００２９】
切断加工部位８ａの加熱温度は、不図示の温度センサーによる検知又は前もって調整した通電条件により、所定温度（通常、６００〜９００℃）に達すると、通電を停止して不図示の制御システムが再びスライドテーブル２を下降させることになる。
【００３０】
そして、カウンター兼電極５、６及びホルダー９とによる被加工金属材８の狭着状態を保持したままで、スライドテーブル２を更に下降動させることよって、スプリング９ｂをそのばね力に抗して短縮させながら、ポンチ４をダイス３の内孔３ａに向かって移動させ、ポンチ４とダイス３の間に存する被加工金属材８の切断加工部位８ａに、両切れ刃部４ｂ、３ｂによって剪断力を加えて、切断被加工部としての打抜き孔８ｂの穿設を行っていく（図２に示す状態）。
【００３１】
かかる打抜き孔８ｂの穿設によって、被加工金属材８の切断加工部位８ａには、打抜き孔８ｂが形成され、打抜き孔８ｂの形成によって削成された切断屑８ｃは、ダイス４の内孔３ａに連通するようにボルスターテーブル１に設けた排出孔１ａから外部に排出されるようになっている。
【００３２】
したがって、上記実施例においては、被加工金属材８の切断被加工部位８ａを切断加工する前に、被加工金属材８に対してダイス３およびポンチ４を離間させた状態で、カウンター兼電極５、６およびホルダー９間に被加工金属材８を介して電気を通して、被加工金属材８を加熱するようにしたことから、ポンチ４は勿論ダイス３がかかる通電による被加工金属材８の加熱時には加熱されることがなく、結果的にポンチ４及びダイス３の長寿命化を果たすことができ、延いて被加工金属材８が構成する車体骨格部品のコストダウンに結びつけることができる。
【００３３】
しかも、被加工金属材８は所定温度で加熱される結果軟化した状態でポンチ４及びダイス３による切断加工が施されることになって、被加工金属材８への切断加工部位８ａに切断加工された打抜き孔８ｂにおけるカット面部において、残留応力の発生が抑制されて遅れ破壊の発生を少なくすることができる。
【００３４】
また、被加工金属材８を加熱させる際に一方の電極端子７−１→両カウンター兼電極５、６→他方の電極端子７−２は通電されていることになるが、電気絶縁性のホルダー９及び電気絶縁材５ａ、６ａによって、ボルスターテーブル１やスライドテーブル２側への通電は遮断されていることになり、また、ダイス３及びポンチ４が被加工金属材８を切断加工している際には、上記通電は遮断している。
【００３５】
本発明者は、上記した打抜き孔８ｂにおけるカット面部において、どのくらい残留応力が抑制されるかを実験した結果、表１及び表２に示す通りの実験結果を得ることができた。
【００３６】
【表１】
0005531331.tif 000002
【００３７】
【表２】
0005531331.tif 000003
【００３８】
表１は、被加工金属材８として、板厚１．２ｍｍのホットプレス鋼板を使用し、打抜き部位８ａを、常温で打抜き加工をした場合と、上記本実施例によって、７００℃及び８００℃に加熱した状態で打抜き加工を施した切断部の残留応力値を示している。
【００３９】
表１によれば、打抜き孔８ｂのカット面部を、当該面に沿って相隣り合うように順繰りに等間隙のポイントＡ〜Ｈ、八箇所における残留応力を測定した場合、本発明実施例による場合、常温で行う場合に比して、全体的に、各測定部位の残留応力は低くなっている結果となっており、平均して、７００℃の場合には、常温の場合に比して、１８％の残留応力しかなく、また、８００℃の場合には、更に低くなり、９％の残留応力しかなかった。
【００４０】
表２は、被加工金属材８として、板厚２．０ｍｍのホットプレス鋼板を使用し、切断加工部位８ａを、常温で切断加工をした場合と、上記本実施例によって、７００℃及び８００℃に加熱した状態で切断加工を施した場合を示している。
【００４１】
表２によれば、打抜き孔８ｂのカット面部を、当該面に沿って相隣り合うように順繰りに等間隙のポイントＡ〜Ｈ、八箇所における残留応力を測定した場合、本発明実施例による場合、常温で行う場合に比して、やはり、全体的に、各測定部位の残留応力は低くなっている結果となり、平均して、７００℃の場合には、常温の場合に比して、３５％の残留応力しかなく、また、８００℃の場合には、更に低くなり、３４％の残留応力しかなかった。
【００４２】
このために、各部位の残留応力を低下させているために、切断加工した打抜き孔８には、遅れ破壊の発生が相当抑制されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明したように、本発明は、被加工金属材への打抜き加工部である孔や外周カット部におけるカット面部において、残留応力の発生を抑制して遅れ破壊の発生を少なくすると共に、ポンチと共にダイスの長寿命化を達成すべくなしたために、自動車車体のピラー、サイドメンバー、ガードバー或いはサイドシル等の車体骨格部品を構成する被加工金属材を打抜き加工するための被加工金属材の打抜き加工機および打抜き加工方法等に好適である。
【符号の説明】
【００４４】
１    ボルスターテーブル
２    スライドテーブル
３    ダイス
４    ポンチ
５、６    カウンター兼電極
５ａ、６ａ  電気絶縁材
７    電極端子
８    被加工金属材
８ａ  切断被加工部
８ｂ  打抜き孔（切断被加工部）
９    ホルダー
【図１】
0005531331.tif 000004
【図２】
0005531331.tif 000005